已知球的半径为R,在球内作一个内接圆柱,这个圆柱底面半径与高为何值时,它的侧面积最大?侧面积的最大值是多少?

问题描述:

已知球的半径为R,在球内作一个内接圆柱,这个圆柱底面半径与高为何值时,它的侧面积最大?侧面积的最大值是多少?

如图为轴截面,令圆柱的高为h,
底面半径为r,侧面积为S,
则(

h
2
2+r2=R2
即h=2
R2r2

∵S=2πrh=4πr•
R2r2

=4π
r2•(R2r2)

≤4π
r2+R2r2
2
=2πR2
当且仅当r2=R2-r2时取等号,此时内接圆柱底面半径为
2
2
R,高为
2
R.
答案解析:由题意圆柱的底面为球的截面,由球的截面性质可得出圆柱的高为h、底面半径为r与球的半径为R的关系,再用h和r表示出圆柱的侧面积,利用基本不等式求最值即可.
考试点:基本不等式在最值问题中的应用.
知识点:本题考查球与圆柱的组合体问题、以及利用基本不等式求最值问题,难度一般.